Projekte

Formäleon

Wandlungsfähige Blechumformung durch Einsatz von Servotechnologie (Formäleon)

Programm: Forschung für die Produktion von morgen (bis 2015)
Bekanntmachung: Standortsicherung durch Wandlungsfähige Produktionssysteme
Wettbewerb: Standortsicherung durch Wandlungsfähige Produktionssysteme

Kurzbeschreibung:
Schwerpunkt des Forschungsprojekts Formäleon war, die technischen und organisatorischen Voraussetzungen für die Wandlungsfähigkeit in Betrieben der Blechumformung zu schaffen. Dazu gehörte die Entwicklung einer intelligenten Steuerung, die die Qualität der Bauteile erfasst und entsprechend die Umformprozesse steuert. So erfolgt eine automatische Anpassung an prozessbeeinflussende Eingangs- und Umgebungsgrößen, wie z.B. an geänderten Werkstoffen und Umgebungstemperaturen. Des Weiteren wurde die Integration von zusätzlichen Prozessen wie Löten und Schweißen in die Presse ermöglicht.Dadurch können diese Bearbeitungsschritte wahlweise hinzugefügt, entfernt, ausgetauscht oder dupliziert werden. Dies erlaubt eine schnelle Anpassung bestehender Prozessketten an geänderte Bauteilanforderungen und Nachfrageschwankungen sowie eine hohe Auslastung der Maschinen und vermeidet Engpässe in der Produktion. Voraussetzung für die industrielle Umsetzung der entwickelten Methoden ist die Qualifikation der Werker. Im Rahmen des Projekts wurde ein IHK-zertifiziertes Ausbildungsprogramms entwickelt, das die benötigten Kenntnisse für eine wandlungsfähige Produktion bereitstellt und im Ausbildungsgang "Stanz- und Umformtechnik" angeboten wird.

www:
http://www.formaeleon.de

Projektdauer: 01.09.2010 − 30.09.2013

Ansprechpartner bei PTKA:
Dipl.-Wi.-Ing. Christel Schwab
Telefon: +49 721 608-25288
E-Mail: christel.schwab@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung
Die überwiegend kleinen und mittelständischen Betriebe der Umformtechnik sind von sich ändernden Rahmenbedingungen wie Absatz- und Beschaffungsmärkten in besonderem Maße betroffen. Weil Umformprozesse in der Regel für Großserienproduktionen mit einem hohen Automatisierungsgrad genutzt werden, verursachen Änderungen laufender Prozesse aufwendige Prozessplanungen sowie hohe Investitionen in Maschinen und Werkzeuge. Aufwändige Rüstprozesse und in der Praxis auftretende Fehler und Störungen erfordern von den Werkern komplexe Kenntnisse, um die Verfügbarkeit der Anlagen zu sichern. Schätzungen der Anwendungsunternehmen gehen von einem ungenutzten Produktionspotenzial von ca. 10 % aus.

Projektziele
Schwerpunkt des Forschungsprojekts Formäleon war, die technischen und organisatorischen Voraussetzungen für die Wandlungsfähigkeit in Betrieben der Blechumformung zu schaffen. Dazu gehörte die Entwicklung einer intelligenten Steuerung, die die Qualität der Bauteile erfasst und entsprechend die Umformprozesse steuert. So erfolgt eine automatische Anpassung an prozessbeeinflussende Eingangs- und Umgebungsgrößen, wie z.B. an geänderten Werkstoffen und Umgebungstemperaturen. Des Weiteren wurde die Integration von zusätzlichen Prozessen wie Löten und Schweißen in die Presse ermöglicht.Dadurch können diese Bearbeitungsschritte wahlweise hinzugefügt, entfernt, ausgetauscht oder dupliziert werden. Dies erlaubt eine schnelle Anpassung bestehender Prozessketten an geänderte Bauteilanforderungen und Nachfrageschwankungen sowie eine hohe Auslastung der Maschinen und vermeidet Engpässe in der Produktion. Voraussetzung für die industrielle Umsetzung der entwickelten Methoden ist die Qualifikation der Werker. Im Rahmen des Projekts wurde ein IHK-zertifiziertes Ausbildungsprogramms entwickelt, das die benötigten Kenntnisse für eine wandlungsfähige Produktion bereitstellt und im Ausbildungsgang "Stanz- und Umformtechnik" angeboten wird.

Vorgehensweise
Bei den Anwenderunternehmen der blechumformenden Industrie werden wurden zunächst wandlungsfähige Prozesse- und Prozessketten anlysiert und gestaltet. Parallel hierzu erfolgte die Entwicklung einer adaptiven Steuerung, sowie Methoden zur Lärm bzw. Vibrationsreduktion. Die Entwicklung mehrachsiger Antriebssysteme schuf die Vorraussetzungen zur Prozessintegration des Fügeprozesses. Die Erarbeitung von Schulungsprogrammen sowie der Einsatz von Bewertungsmethoden zur wirtschaftlichen Bewertung der Wandlungsfähigkeit rundet dies ab.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die Umsetzung und Verifikation der Ergebnisse erfolgte anhand von Demonstrationsbauteilen aus dem Bereich der Automobil- und Konsumgüterindustrie, deren Herstellung viele Bereiche der Blechumformung wie Biege-, Zieh-, und Fügeoperationen erfordert. Die gewonnenen Erkenntnisse können auf weitere Branchen wie den Eisenbahn- und Flugzeugbau sowie auf weitere Materialien wie Aluminium und hoch- und höchstfeste Stähle übertragen werden.

Publikationen

Wandlungsfähige Blechumformung - Möglichkeiten der Servopressen-Technologie
Autor: Groche, P.; Brüninghaus, G.; Avemann, J.
Verlag: Log-X Verlag, Ludwigsburg
Erscheinungsjahr: 2015
ISBN: 978-3-932298-55-4
Beschreibung: Für Betriebe der Umformtechnik eröffnen die neueren Entwicklungen auf dem Gebiet der Pressenantriebe vielfältige neue Möglichkeiten. Seit etwa 10 Jahren intensiv genutzte Servoantriebe schaffen die Möglichkeit, Pressen bei höherer Produktivität an spezielle Gegebenheiten anzupassen. Damit bieten Servopressen Chancen auf höhere Flexibilität und Wandlungsfähigkeit. Ungeachtet dessen erfordern sie keine Abstriche in den ansonsten wichtigen Kriterien Zuverlässigkeit und Robustheit.
Im Rahmen des Projektes "Formäleon", welches innerhalb der oben genannten Initiative des BMBF gefördert wurde, haben sich Vertreter von Unternehmen der Blechumformung zusammen mit Pressenherstellern, Ausrüstern sowie Weiterbildungs- und Forschungseinrichtungen mit der Frage auseinandergesetzt, wie die neu geschaffenen Möglichkeiten von Servopressen umfassend von Betrieben der Blechumformung genutzt werden können. Das vorliegende Buch fasst viele der gewonnenen Erkenntnisse zusammen und vermittelt einen Eindruck von der Vielfalt der neu entstandenen Chancen.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
+49 (0)721 608-992003

info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Susanne Zbornik

+49 (0)721 608-25281
susanne.zbornik@kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu